JP3809352B2 - クリーニング装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体表面にブレードを当接させて転写残トナーを除去する像担持体のクリーニング装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、プリンタ,複写機,ファクシミリ等の画像形成装置においては、感光ドラム(像担持体)上にトナー像を形成し、このトナー像を紙、透明フィルムなどの転写材に転写している。このとき、感光ドラム上のトナーは、100%転写材上に転写されるわけではなく、少量のトナーが感光ドラム表面に残ってしまう。この感光ドラム表面に残ったトナー(残留トナー)を除去するためのクリーニング手段として、クリーニングブレードを備えたものが知られている。
【0003】
図7に、クリーニングブレードによって残留トナーを除去するようすを示す。
【0004】
クリーニングブレード101は、弾性を有する板状の部材によって形成されていて、そのエッジ101aを感光ドラム102表面に当接させて当接部Nを形成している。残留トナーtは、感光ドラム102の矢印R方向の回転に伴って当接部Nに搬送されてくる。そして、エッジ101aによって感光ドラム102表面から掻き落とされる。
【0005】
図7に示すように、クリーニング時に、残留トナーtは当接部N近傍に凝集しがちとなる。通常、画像形成装置が中低速機の場合、凝集した残留トナーtは、ある程度の大きさに成長すると、クリーニング手段の容器内に自然に落下するため問題になることはない。
【0006】
ところが、近年の画像形成装置の高速化による感光ドラムの周速の上昇に伴い、環境条件(例えば湿度が高い)によってはエッジ101a近傍に凝集した残留トナーtが落下しないで成長を続け、その後、エッジ101aの当接部Nをすり抜ける現象が発生することがある。このように残留トナーtがクリーニングブレード101をすり抜けると、この残留トナーが後続の転写材に筋状に転写されて画像不良となる。
【0007】
このような画像不良を防止する方策として、例えば、次のようなものが提案されている。
【0008】
従来例1(特開平6−4014号公報,特開平11−174922号公報に開示されたもの)は、クリーニングブレードに対して圧電素子による振動を印加してクリーニングブレードのクリーニング性を向上させるものである。
【0009】
また、従来例2(特開平9−160455号公報)は、クリーニングブレードに衝突振動を加えるものである。
【0010】
さらに、従来例3は、クリーニング手段のクリーニングブレードに設けられたフレームに、バイブレーションモータを配設するものである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例1〜3によると、以下のような問題点がある。
【0012】
従来例1によると、圧電素子が耐久に劣化するためその交換作業が煩雑で、コストもかかる点、凝集・成長した残留トナーを除去するのに十分な振動を与えることが困難である点、等が問題となる。
【0013】
また、従来例2によると、凝集し、成長した残留トナーを除去するのに十分な振動を与えることができるものの、衝突振動が入力されたときのクリーニングレードの挙動によっては残留トナーがすり抜けるおそれがある。
【0014】
さらに、従来例3によると、十分な効果を得るためには、大型のバイブレーションモータを使用する必要があった。そしてバイブレーションモータが大型化すると、その重量によりフレームが歪んで残留トナーのすり抜けが発生したり、稼動音や消費電力が増加するという問題があった。
【0015】
そこで、本発明は、モータの大型化を伴うことなく、長期にわたって十分なクリーニング性能を発揮することのできるクリーニング手段、及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、像担持体表面の残留トナーを除去するクリーニング装置において、像担持体表面から除去された残留トナーを回収するハウジングと、前記像担持体の母線に対してほぼ平行に配設された軸を介して前記ハウジングに揺動自在に支持されたフレームと、前記フレームに取り付けられたクリーニングブレードと、前記フレームに取り付けられたモータと、前記フレームを付勢して前記クリーニングブレードのエッジを前記像担持体の母線に沿って像担持体表面に当接させる付勢部材とを備え、前記モータは、出力軸に偏心錘が取り付けられるとともに、前記出力軸が前記軸に対してほぼ平行となるように前記フレームに取り付けられていることを特徴とする。
【0017】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のクリーニング装置において、前記フレームにおける前記母線に沿った方向を長手方向とすると、複数の前記モータは、前記長手方向の中心を基準として、それぞれ反対側のほぼ等距離の位置に配設されている、ことを特徴とする。
【0018】
請求項3に係る発明は、表面にトナー像が形成される像担持体と、前記像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段と、トナー像転写時に前記転写材に転写されないで前記像担持体表面に残った残留トナーを除去するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、前記クリーニング手段が、請求項1又は2に記載のクリーニング装置である、ことを特徴とする。
【0020】
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の画像形成装置において、前記クリーニング装置の前記モータを、前記像担持体の停止時に作動させることを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【0022】
<実施の形態1>
図1に、本発明に係る、像担持体のクリーニング装置を備えた画像形成装置の一例を示す。なお、同図に示す画像形成装置は、電子写真方式のプリンタであり、同図はその概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【0023】
同図に示すプリンタ(以下「画像形成装置」という。)は、原稿(不図示)の画像を読み取るリーダ部(読取り部)11と、紙や透明フィルム等の転写材にトナー像を形成するプリンタ部(画像形成部)12とを備えている。なお、同図に示すプリンタ部12の左側には、画像形成後の転写材に対して後処理(例えば、穴明け加工、ステープル加工、折加工)を行うフィニッシャ(後処理部)13が配設されている。
【0024】
リーダ部11は、原稿(不図示)が載置される透明な原稿台(プラテンガラス)14と、原稿を上方から押圧する押圧板15と、原稿の画像面を照射する光源16と、原稿からの反射光を導く反射ミラー17,18,19と、光像を形成するレンズ20と、光を電荷に変換するCCD21と、画像処理を行う画像処理部22とを備えている。
【0025】
プリンタ部12は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下「感光ドラム」という。)23を備えている。感光ドラム23の周囲にはその回転方向(矢印R方向)に沿ってほぼ順に、一次帯電器24、ポリゴンミラー26及び反射ミラー27を有する露光装置25、現像器28、転写帯電器(転写手段)30、分離帯電器31、クリーニング装置(クリーニング手段)50が配設されている。また、転写材Pの移動方向(図1の右から左)に沿ってほぼ上流側から順に、給紙カセット33,34、給紙ローラ35,36、レジストローラ37、搬送ベルト38、定着ローラ41及び加圧ローラ42を有する定着器40、排出ローラ43が配設されている。
【0026】
上述構成の画像形成装置は、リーダ部11で読み取った画像情報に基づいて、プリンタ部12において転写材P上にトナー像を形成するようになっている。
【0027】
すなわち、リーダ部11においては、原稿がその画像面を下方に向けた状態で原稿台14上に載置され、上方から押圧板15によって押圧される。原稿の画像面は、光源16が右方に移動することによって走査される。このときの画像面からの反射光は反射ミラー17,18,19、レンズ20を介してCCD21に導かれ、ここで電荷に変換される。さらに、画像処理部22において、濃度補正やシェーディング補正が行われた後、画像信号として、プリンタ部12の露光装置25に送られる。
【0028】
プリント部12においては、感光ドラム23は、駆動手段(不図示)によって矢印R方向に回転駆動され、その表面は、一次帯電器24によって所定の極性・電位に均一に帯電される。帯電後の感光ドラム23表面は、上述の画像処理部22からの画像信号に基づいてON/OFF制御されるレーザスキャナ(不図示)からのレーザ光がポリゴンミラー26及び反射ミラー27を介して照射されることにより、光照射部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器28によってトナーが付着されてトナー像として現像される。こうして感光ドラム23上に形成されたトナー像は、転写材Pに転写される。転写材Pは、給紙カセット33から給紙ローラ35によって給紙され、又は給紙カセット34から給紙ローラ36によって給紙され、さらにレジストローラ37によって所定のタイミングで感光ドラム23と転写帯電器30との間の転写部に供給され、転写帯電器30によって転写材Pに転写される。トナー像転写後の転写材Pは、分離帯電器31によって感光ドラム23表面から分離され、搬送ベルト38によって定着器40に搬送される。定着器40に搬送された転写材Pは、定着ローラ41,加圧ローラ42によって加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。トナー像定着後の転写材Pは、排出ローラ43によってフィニッシャ13に供給されて所望の後処理、例えば穴明け加工,ステープル加工,折加工等がなされる。
【0029】
なお、図1の押圧板15の上方に二点鎖線で示すように自動原稿送り装置(ADF)44を配設して、この自動原稿送り装置44により、原稿を自動的に原稿台14に給送するようにしてもよい。
【0030】
一方、トナー像転写後の感光ドラム23は、転写時に転写材Pに転写されないで感光ドラム23表面に残った残留トナーが、クリーニング装置50によって除去され、次の画像形成に供される。
【0031】
以上で、画像形成装置全体の説明を終了する。
【0032】
次に、図2を参照して本発明に係るクリーニング装置50について詳述する。この図2は、感光ドラム23の軸方向(母線方向)に対して直交する方向の縦断面図である。なお、以下の説明では軸方向を適宜「長手方向」という。
【0033】
クリーニング装置50は、ハウジング51と、フレーム52と、クリーニングブレード53と、複数のモータ54と、弾性部材としての引っ張りばね55とを備えている。
【0034】
ハウジング51は、感光ドラム23表面からクリーニングブレード53によって除去した残留トナーを回収するものである。ハウジング51は、上部51aと背面部51bと下部51cとを有しており、感光ドラム23の表面に対向する側には、開口部51dが設けられている。上部51aの下面には、長手方向の両端部において支持部材56(ただし、同図ではその一方のみを図示)が下方に向けて突設されている。この2個の支持部材56によって軸57が支持されている。軸57は、その軸心57aが感光ドラム23の母線に対してほぼ平行になるように配設されている。
【0035】
フレーム52全体は、上述の軸57によって揺動自在に支持されている。フレーム52は、図2,図3に示すように、長手方向に長く形成されたフレーム本体58を有している。フレーム本体58は、上部58aと底部58bとをこれらを連結する傾斜部58cとを有していて、背面側には開口部58dが設けられている。底部58bの上面には、後述するモータ54が取り付けられている。傾斜部58cの前面には、ホルダ60がビス61によって固定されており、このホルダ60と傾斜部58cとの間に後述のクリーニングブレード53が挟持されている。フレーム本体58の上部には、長手方向の両端のそれぞれに軸受部62(ただし、同図ではその一方のみを図示)が突設されている。この軸受部62には、上述の軸57の両端部が挿入されている。つまり、フレーム52全体は、軸57により、揺動自在に支持されている。そのときの揺動方向は同図中のほぼ左右方向、つまり感光ドラム23表面に対する近接しまた離間する方向(接離方向)である。フレーム52の背面側には、後述の引っ張りばね55の一端部が係合される係合部52aを有している。
【0036】
クリーニングブレード53は、母線に沿った方向の長さ(長手方向の長さ)が長く形成された板状の部材である。材質としては、例えば、合成樹脂によって形成されていて、可撓性を有する。クリーニングブレード53は、その上側を上述のフレーム本体58とホルダ60とによって挟持された状態で固定されており、下部をホルダ60から突出させていて、エッジ53aを後述のようにして感光ドラム23表面に当接させている。
【0037】
モータ54は、図4(a)に示すように、その出力軸54aに偏心錘63が取り付けられている。本実施の形態においては偏心錘63はほぼ扇形に形成されているが、原理的には重心が出力軸54a上から外れるものであれば、特に扇形に限定されるものではない。モータ54は、図4(b)及び図4(b)のX−X線矢視図である図4(c)に示すように、ケース64に収納されてモータユニット65を構成している。
【0038】
モータユニット65は、図3,図5に示すように、上述のフレーム本体58の下部58bの上面における、長手方向の両端部にそれぞれ取り付けられている。ただし、図5では、ケース20の一部を切り欠いてモータ54が見えるようにしている。このとき、2個のモータユニット65は、フレーム本体58の長手方向の中心Cからそれぞれのモータユニット65までの距離xが等しくなるように、かつそれぞれの出力軸54aが上述の軸57の軸心57aとほぼ平行になるように配設されている。なお、図5に示す本実施の形態においては、偏心錘63は、モータ54に対していずれも同図中の左側に位置するように配置されているが、双方が右側に位置するように配置するようにしてもよく、また一方が左側で、他方が右側に位置するように配置してもよい。なお、2個のモータ54には制御回路(不図示)が接続されていて、この制御回路により、回転制御された2個のモータ54は、それぞれの偏心錘63が逆方向に回転するようになっている。
【0039】
付勢部材としての弾性部材の引っ張りばね55は、上述のハウジング51の一部と、上述のフレーム52の係合部52aとの間に介装されている。この引っ張りばね55は、軸57によって揺動自在に支持されたフレーム52全体を軸57を中心にして同図中の反時計回りに付勢している。これによりクリーニングブレード53はそのエッジ53aを感光ドラム23表面に所定の当接圧で当接させている。上述のように、軸57が感光ドラム23表面の母線にほぼ平行に配設されているので、上述の当接によって感光ドラム23表面とエッジ53aとの間には、感光ドラム23表面の母線に沿った当接部N(図6参照)が形成されることになる。
【0040】
さらに、ハウジング51の内部におけるフレーム52の下方には、図2に示すように、マグネットローラ66、搬送スクリュー67が回転自在に取り付けられていて、駆動手段(不図示)によって回転駆動されている。マグネットローラ66は表面に残留トナーによるトナー層を形成している。このときのトナー層の厚さは、マグネットローラ66とシャフト68との間のクリアランスによって規制される。叙述のマグネットローラ66により、感光ドラム23の母線の方向にトナー層を接触させることで感光ドラム23表面にトナーを再コートする。残留トナーを感光ドラム23の母線方向に再コートすることでクリーニングブレード53と感光ドラム23との摩擦が長手方向で安定させることができる。残留トナーは再コートされたトナーとともにクリーニングブレード53によって掻き落とされ、マグネットローラ66で回収される。シャフト68には、シート70が当接されている。このシート70は、シャフト68の表面を摺擦することによりマグネットローラ66上のトナーの層厚を維持し、また、搬送スクリュー67へ残留トナーを搬送する。搬送スクリュー67は回転によってその長手方向に残留トナーを搬送してトナー回収容器(不図示)へ搬送する。
【0041】
図6(a),(b),(c),(d)に、感光ドラム23とクリーニングブレード53のエッジ53aとの当接部N近傍の拡大図を示す。これらの図を参照して、本実施の形態に係るクリーニング装置50によって感光ドラム23上の残留トナーを除去するようすを説明する。
【0042】
図6(a)に示すように、感光ドラム23に当接しているクリーニングブレード53のエッジ53aには、感光ドラム23表面から掻き取った残留トナーが徐々に凝集していく。
【0043】
図6(b)に示すように、凝集した残留トナーが成長をつづけると、クリーニングブレード53の当接部Nを残留トナーがすり抜ける。
【0044】
このように、残留トナーがすり抜けると転写材Pの搬送方向にスジ上の画像が現れて画像不良が発生する。
【0045】
このため成長し凝集塊となった残留トナーをクリーニングブレード53のエッジ53aから除去する必要がある。
【0046】
そこで、本発明の実施の形態1では、上述構成のクリーニング装置50によって残留トナーを上述構成の複数(2個)のモータ54の出力軸54aを回転させる。出力軸54aには偏心錘63が取り付けられているので、モータ54に振動が発生する。このモータ54の振動は、ケース64、フレーム本体58を介してクリーニングブレード53に伝達される(図6(c)参照)こうしてクリーニングブレード53に振動が伝わると、図6(d)に示すように、残留トナーtの凝集塊が壊れて、残留トナーtが下方に落下して、マグネットローラ66の上方に回収される。
【0047】
このとき、クリーニングブレード53を支持しているフレーム52が感光ドラム23の母線とほぼ平行な軸57によって揺動自在に支持され、かつ、2個のモータ54の出力軸54aの方向が軸57に対してほぼ平行に配設されているので、感光ドラム23とクリーニングブレード53のエッジ53aとの当接部Nにおいてエッジ53aには、ミクロ的に接離方向の微振動が効率よく発生する。したがって、凝集された残留トナーを良好に除去することができる。
【0048】
ここで、画像形成時(画像形成中)にモータ54を動作させると、その振動が画像形成中の感光ドラム23にも伝達されて感光ドラム23上のトナー像がブレるため、画像形成時のモータ54の動作は望ましくない。したがって、モータ54は、非画像形成時に作動させるとよい。また、感光ドラム23の停止時にモータ54を動作させるようにしてもよい。さらに、2個のモータ54の偏心錘63の回転方向を相互に逆方向とすることにより、クリーニングブレード53の振動の振幅を大きくすることができる。
【0049】
画像形成装置の場合、生産性を損なうことを避ける必要があるが、エッジ53a近傍に成長した残留トナーの凝集塊を崩すためには短時間のモータ動作時間ですむので、特に生産性を低下させるようなことはない。
【0050】
また、例えば、画像形成時の特定の間隔毎に短時間のモータ54の動作を繰り返すことにより、生産性の著しい低下を招くことなく有効に残留トナーの凝集塊を除去することができる。
【0051】
なお、複数個のモータユニット65は、クリーニングブレード53に対して凝集塊を除去するのに十分な振動を与えることができる構成であれば、上記構成に限定するものではない。例えば、フレーム本体58の長手方向の中心Cからそれぞれのモータユニット65まで距離が異なるように、2個のモータユニット65を配設するようにしてもよい。
【0052】
<実施の形態2>
本実施の形態では、クリーニング装置50のフレーム52を、上半部と下半部とに分割して、上半部によって下半部を揺動自在に支持するようにした。
【0053】
すなわち、図2に示す上述のフレーム52では、上半部と下半部とが一体的に構成されていたが、これに代えて軸受部62や係合部52aを有する上半部から、図5に示すピン71をほぼ下方に突設させ、このピン71によってフレーム本体58を揺動自在に支持するものである。
【0054】
このような構成によると、引っ張りばね55の付勢力により、フレーム52を介してクリーニングブレード53を感光ドラム23表面に当接させたときに、感光ドラム23表面に対するクリーニングブレード53の当接圧を均一にすることができる。したがってクリーニング性能を安定したものとすることができる。
【0055】
以上の実施の形態では、モータ54を2個配設する例を示したが、3個以上配設するようにしてもよい。配設個数が偶数個の場合は、フレーム本体58の長手方向の中心Cを基準に振り分けで配置し、一方、奇数個の場合は、偶数個を振り分けで配置し、残った1個を中央に配置するようにするとよい。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、像担持体表面の母線とほぼ平行な軸を介してハウジングに揺動自在に支持されたフレームに対して、複数のモータをその出力軸が軸とほぼ平行となるように取り付け、さらに出力軸に偏心錘を取り付けることにより、像担持体とクリーニングブレードのエッジとの当接部においてエッジに像担持体に対する接離方向の微振動を効率よく発生させることができる。したがって、モータの大型化を伴うことなく長期にわたって、凝集された残留トナーを良好に除去することができる。
【0057】
したがって、残留トナーがクリーニングブレードをすり抜けて転写材に筋状に転写される画像不良を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】画像形成装置の概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【図2】クリーニング装置の構成を示す縦断面図である。
【図3】フレーム本体とモータユニットの位置関係を示す斜視図である。
【図4】(a)はモータ及びその出力軸に取り付けられた偏心錘を示す斜視図である。
(b)はモータを収納するケースの斜視図である。
(c)は(b)のX−X線矢視図である。
【図5】軸、フレーム本体、モータユニットを背面側から見た図である。
【図6】(a)〜(d)は感光ドラム上の残留トナーをクリーニングブレードのエッジで掻き落とすようすを示す図である。
【図7】従来の、感光ドラム上の残留トナーをクリーニングブレードのエッジで掻き落とすようすを示す図である。
【符号の説明】
23 像担持体(感光ドラム)
30 転写手段(転写帯電器)
50 クリーニング装置(クリーニング手段)
51 ハウジング
52 フレーム
53 クリーニングブレード
53a クリーニングブレードのエッジ
54 モータ
54a モータの出力軸
55 弾性部材(引っ張りばね)
57 軸
63 偏心錘
t 残留トナー
Claims (4)
- 像担持体表面の残留トナーを除去するクリーニング装置において、
像担持体表面から除去された残留トナーを回収するハウジングと、
前記像担持体の母線に対してほぼ平行に配設された軸を介して前記ハウジングに揺動自在に支持されたフレームと、
前記フレームに取り付けられたクリーニングブレードと、
前記フレームに取り付けられたモータと、
前記フレームを付勢して前記クリーニングブレードのエッジを前記像担持体の母線に沿って像担持体表面に当接させる付勢部材と、を備え、
前記モータは、出力軸に偏心錘が取り付けられるとともに、前記出力軸が前記軸に対してほぼ平行となるように前記フレームに取り付けられていることを特徴とするクリーニング装置。 - 前記フレームにおける前記母線に沿った方向を長手方向とすると、
前記モータは、前記長手方向の中心を基準として、それぞれ反対側のほぼ等距離の位置に配設されている、ことを特徴とする請求項1に記載のクリーニング装置。 - 表面にトナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段と、
トナー像転写時に前記転写材に転写されないで前記像担持体表面に残った残留トナーを除去するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、
前記クリーニング手段が、請求項1又は2に記載のクリーニング装置である、ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記クリーニング装置の前記モータを、前記像担持体の停止時に作動させる、ことを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
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